一种气体流量检测方法与流程

本发明涉及气体流量检测领域，尤其涉及一种气体流量检测方法。

背景技术：
目前大量使用的气体流量检测装置主要为膜式气体流量检测装置和涡轮式气体流量检测装置。其中，膜式气体流量检测装置为利用皮膜对气体的体积进行计量的容积式机械气体流量检测装置，涡轮式气体流量检测装置是速度式流量计中的主要种类，为采用叶片的转子（涡轮）感测气体平均流速进行计量的机械气体流量检测装置。但是这两种装置具有精度低，易老化，受温度影响大，而且体积大，不轻便等缺点。针对这些问题，有一些研究机构和公司提出了基于微电子机械系统(MEMS，Micro-Electro&MechanicalSystem)的气体流量检测装置，主要为热式气体质量流量检测装置。一个MEMS器件主要包括微型机构、微型传感器、微型执行器和相应的处理电路等几部分。MEMS器件采用以硅为主的材料，采用与集成电路（IC）类似的生成技术进行生产。基于MEMS技术的气体流量检测装置为应用MEMS技术制作的气体流量检测装置，包括家用燃气表，工业流量计等气体流量检测装置。热式气体质量流量检测装置为利用流体的热传播原理对气体的流量进行测量的气体流量检测装置，其中，热传播原理为流动中的流体与热源（流体中加热的物体）之间热量交换存在固有的内在关系，而且有数学模型可以对这种关系进行表达。其中，热式气体质量流量检测装置在测量气体流量时必须对传感器芯片进行电加热，根据温差或功耗的方法来计算得出气体流量。这种方案因为要加热传感器芯片，因此会产生较大的功耗。功耗大就会造成产品在使用中必须引入市电电源或者频繁更换电池，给产品的推广应用带来很大的障碍。热式气体质量流量检测装置虽然具有精度高，不易老化，受温度影响小，而且体积小，轻便等优点，但是其使用时的功耗问题为其存在的主要技术问题。图1是现有技术有气流时和无气流时的电源打开时序图和流速响应特性时序图。其中，图1左上11为有气流时的流速响应特性时序图，图1右上12为无气流时的流速响应特性时序图；图1左下21为有气流时的电源打开时序图；图1右下22为无气流时的电源打开时序图。如图1所示，现有的热式气体质量流量检测装置在解决功耗的办法上主要是间隔固定的时间t1’（采样时间间隔）打开电源持续一定的工作时间t2’（工作时长），而且从图1中可以看出，无论是有气流时还是无气流时，采样时间间隔t1’和电源的工作时长t2’是不变的。为保证计量的精度，采样时间间隔t1’要求越短，越接近电源打开时间t2’越精确，电源打开时间t2’要求足够长的时间来保证流速传感器获得完全的流速响应特性。采集一次气体流速来作为间隔时间内的平均流速，间隔的时间越长，电源打开的时间越短，功耗越低。因此，如果要降低功耗，只能增长采样时间间隔t1’或减少电源打开时间t2’进行采样流速来降低功耗，但是这样做同时也会降低测量的准确度。因此，现有技术的基于MEMS技术的气体流量检测装置的检测方法不能够在保证测量的准确度的同时，而又能够降低气体流量检测装置的功耗。

技术实现要素：
本发明的目的在于提出一种气体流量检测方法，能够在保证基于MEMS技术的气体流量检测装置的测量的精确度的同时而又能降低其功耗。本发明公开了一种气体流量检测方法，其中，气体流量检测装置在每个采样时间间隔中以工作时长打开电源对气体流速进行采样，所述方法包括：当在标准计量模式下时，以第一采样时间间隔为采样时间间隔，以第一电源打开时间为工作时长进行第一采样，当进行预定次数第一采样未检测到气流时，判断为无气流，由标准计量模式切换到待机模式；在所述待机模式中，以第二采样时间间隔为采样时间间隔，以第二电源打开时间为工作时长进行第二采样，通过第二采样判断是否无气流，若是，则继续进行第二采样，若否，则进入所述标准计量模式，其中，所述第二采样时间间隔大于所述第一采样时间间隔，所述第二电源打开时间小于所述第一电源打开时间。优选地，由所述标准计量模式切换到所述待机模式包含由所述标准计量模式切换为气流有无检测模式，再切换为所述待机模式，其中，在所述气流有无检测模式中，所述采样时间间隔从所述第一采样时间间隔依次增加,以所述第二电源打开时间为所述工作时长进行第三采样，通过第三采样判断是否无气流，若是，则维持所述气流有无检测模式，若否，则进入所述标准计量模式；在维持所述气流有无检测模式时，当所述采样时间间隔从所述第一采样时间间隔增加至所述第二采样时间间隔时，则进入所述待机模式。优选地，所述预定次数第一采样为连续的预定次数第一采样。优选地，在所述标准计量模式下时，若所述预定次数第一采样的偏差小于预定偏差，则增加所述采样时间间隔；若所述预定次数第一采样的偏差大于预定偏差，则降低所述采样时间间隔。优选地，所述第二采样时间间隔大于10倍的所述第一采样时间间隔，所述第二电源打开时间小于第一电源打开时间的十分之一。优选地，所述第二采样时间间隔为20s，所述第二电源打开时间为1ms。优选地，所述第一采样时间间隔小于等于15s大于等于0.5s，所述第一电源打开时间小于等于100ms且大于等于5ms。优选地，所述第一采样时间间隔为1s,所述第一电源打开时间为20ms。优选地，所述预定次数为2-10次。优选地，所述气体流量检测装置为基于微电子机械系统技术的气体流量检测装置。本发明的气体流量检测方法通过从标准计量模式进入待机模式，在待机模式中延长采样时间间隔，并且缩短工作时长，从而在保证测量的精确度的同时而又能降低气体流量检测装置的功耗。附图说明图1是现有技术有气流时和无气流时的电源打开时序图和流速响应特性时序图；图2是本发明有气流时和无气流时的电源打开时序图和流速响应特性时序图；图3是本发明第一实施例的气体流量检测方法的流程图；以及图4是本发明第二实施例的气体流量检测方法的流程图。具体实施方式下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部内容。图2是本发明有气流时和无气流时的电源打开时序图和流速响应特性时序图；图3是本发明第一实施例的气体流量检测方法的流程图。如图2和图3所示，本发明第一实施例提供了一种气体流量检测方法，其中，气体流量检测装置在每个采样时间间隔中以工作时长打开电源对气体的流速进行采样，该气体流量检测方法包括以下步骤：S310、当在标准计量模式下时，以第一采样时间间隔t1为采样时间间隔，以第一电源打开时间t2为工作时长进行第一采样，当进行预定次数第一采样未检测到气流时，判断为无气流，由标准计量模式切换到待机模式。其中，气体流量检测装置可以为基于微电子机械系统技术（MEMS）的气体流量检测装置，基于MEMS的气体流量检测装置可以为热式气体质量流量检测装置，包含家用燃气表，工业流量计等气体流量检测装置。在气体流量检测装置中，其流速传感器的工作电源每隔采样时间间隔会打开然后关闭，打开的时间长度即电源的工作时长要保证流速传感器获得完全的流速响应特性，也就是在标准计量模式下时，每隔第一采样时间间隔t1，则打开电源持续第一电源打开时间t2。优选地，预定次数第一采样为连续的预定次数第一采样，也就是说，连续每隔第一采样时间间隔t1，打开电源持续第一电源打开时间t2进行一次第一采样，连续的第一采样时间间隔t1中进行第一采样至预定次数，其中，预定次数优选为2-10次。在本实施例的一个优选实施方式中，当流速传感器在标准计量模式下时，连续对气体的流速进行预定次数的检测，例如连续检测n次，其中，n的具体数值根据实际情况而定，优选为2-10次。若预定次数第一采样的偏差小于预定偏差，则可以增加采样时间间隔；若预定次数第一采样的偏差大于预定偏差，则可以降低采样时间间隔。也就是说在标准计量模式下，如果气流比较稳定时，连续检测n次所测量的气体的流速相同或偏差极小（偏差小于预定偏差），可以增加采样时间间隔；如果气流比较不稳定时，连续检测n次所测量的气体的流速较偏差大（偏差大于预定偏差），可以减少采样时间间隔。其中，预定偏差根据时间情况而设定。为了达到节省功耗的目的，通常先选择较小的采样时间间隔，若流速偏差较小时，适当增加采样时间间隔，若流速偏差较大时，可以适当降低采样时间间隔。S330：在待机模式中，以第二采样时间间隔为采样时间间隔，以第二电源打开时间为工作时长进行第二采样，通过第二采样判断是否无气流，若是，则继续进行第二采样，若否，则进入标准计量模式，其中，第二采样时间间隔大于第一采样时间间隔，第二电源打开时间小于第一电源打开时间。如图2所示，图2左上31为有气流时的流速响应特性时序图，图2右上32为无气流时的流速响应特性时序图；图2左下41为有气流时的电源打开时序图；图2右下42为无气流时的电源打开时序图。其中，如图2所示，优选地，第二采样时间间隔t3大于10倍的第一采样时间间隔t1，即，t3＞10*t1；第二电源打开时间t4小于第一电源打开时间t2的十分之一，即t4＜t2/10。优选地，第二采样时间间隔t3为20s，第二电源打开时间t4为1ms。其中，通常第一采样时间间隔t1小于等于15s大于等于0.5s，即0.5s≤t1≤15s，第一电源打开时间t2小于等于100ms且大于等于5ms，即5ms≤t2≤100ms。优选地，第一采样时间间隔t1为1s,第一电源打开时间t2为20ms。本发明第一实施例的技术方案的工作机理是充分考虑到气体流量检测装置在工作现场安装后，很大一部分时间可能是没有气流通过的。在这段时间内，可以不要求传感器测试精度，而只是判定是否有气流通过，而且传感器不需要得到完全的流速响应特应，传感器电源打开时间（即工作时长）可大大减短，另外采样时间间隔也可适当加长。因此可以由标准计量模式切换到待机模式，通过改变传感器的工作模式来降低功耗。本发明第一实施例的气体流量检测方法通过从标准计量模式进入待机模式，在待机模式中延长采样时间间隔，并且缩短工作时长，从而在保证测量的精确度的同时而又能降低气体流量检测装置的功耗。由于节省了功耗，电池使用寿命延长，而且相对膜式气体流量检测装置和涡轮式气体流量检测装置，降低了使用成本。图4是本发明第二实施例的气体流量检测方法的流程图。如图2和图4所示，本发明第二实施例提供了一种气体流量检测方法，其中，气体流量检测装置在每个采样时间间隔中以工作时长打开电源对气体的流速进行采样，方法包括：S410、当在标准计量模式下时，以第一采样时间间隔为采样时间间隔，以第一电源打开时间为工作时长进行第一采样，当进行预定次数第一采样未检测到气流时，判断为无气流，由标准计量模式切换到气流有无检测模式。其中，气体流量检测装置可以为基于微电子机械系统技术（MEMS）的气体流量检测装置，基于MEMS的气体流量检测装置可以为热式气体质量流量检测装置，包含家用燃气表，工业流量计等气体流量检测装置。在气体流量检测装置中，其流速传感器的工作电源每隔采样时间间隔会打开然后关闭，打开的时间长度即电源的工作时长要保证流速传感器获得完全的流速响应特性，也就是在标准计量模式下时，每隔第一采样时间间隔t1，打开电源持续第一电源打开时间t2。优选地，预定次数第一采样为连续的预定次数第一采样，也就是说，连续每隔第一采样时间间隔t1，打开电源持续第一电源打开时间t2进行一次第一采样，连续的第一采样时间间隔t1中进行第一采样至预定次数，其中，预定次数优选为2-10次。在本实施例的一个优选实施方式中，当流速传感器在标准计量模式下时，连续对气体的流速进行预定次数的检测，例如连续检测n次，其中，n的具体数值根据实际情况而定，优选为2-10次。若预定次数第一采样的偏差小于预定偏差，则可以增加采样时间间隔；若预定次数第一采样的偏差大于预定偏差，则可以降低采样时间间隔。也就是说在标准计量模式下，如果气流比较稳定时，连续检测n次所测量的气体的流速相同或偏差极小（偏差小于预定偏差），可以增加采样时间间隔；如果气流比较不稳定时，连续检测n次所测量的气体的流速较偏差大（偏差大于预定偏差），可以减少采样时间间隔。其中，预定偏差根据时间情况而设定。为了达到节省功耗的目的，通常先选择较小的采样时间间隔，若流速偏差较小时，适当增加采样时间间隔，若流速偏差较大时，可以适当降低采样时间间隔。S420、在气流有无检测模式中，采样时间间隔从第一采样时间间隔t1依次增加,以第二电源打开时间t4为工作时长进行第三采样，通过第三采样判断是否无气流，若是，则维持气流有无检测模式，若否，则进入标准计量模式；在维持气流有无检测模式时，当采样时间间隔从第一采样时间间隔t1增加至第二采样时间间隔t3时，则进入待机模式。其中，在气流有无检测模式下，直接降低第一电源打开时间t2到第二电源打开时间t4,并且增加采样时间间隔从第一采样时间间隔t1到第二采样时间间隔t3，在从第一采样时间间隔t1增加采样时间间隔到t3的过程中，如检测到有气流出现，则立即退出气流有无检测模式，进入标准计量模式；反之如没有检测到有气流出现，继续增加采样时间间隔，直到当采样时间间隔由第一采样时间间隔t1逐步调整到第二采样时间间隔t3时，则进入待机模式。作为本实施例的一个优选实施方式，在气流有无检测模式下，直接降低第一电源打开时间t2到第二电源打开时间t4,并且以第一采样时间间隔t1的偶数倍增加采样时间间隔到第二采样时间间隔t3，在以第一采样时间间隔t1的偶数倍增加采样时间间隔到t3的过程中，如检测到有气流出现，则立即退出气流有无检测模式，进入标准计量模式；反之，当采样时间间隔由第一采样时间间隔t1逐步调整到第二采样时间间隔t3时，则进入待机模式。S430：在待机模式中，以第二采样时间间隔为采样时间间隔，以第二电源打开时间为工作时长进行第二采样，通过第二采样判断是否无气流，若是，则继续进行第二采样，若否，则进入标准计量模式，其中，第二采样时间间隔大于第一采样时间间隔，第二电源打开时间小于第一电源打开时间。如图2所示，图2左上31为有气流时的流速响应特性时序图，图2右上32为无气流时的流速响应特性时序图；图2左下41为有气流时的电源打开时序图；图2右下42为无气流时的电源打开时序图。其中，如图2所示，优选地，第二采样时间间隔t3大于10倍的第一采样时间间隔t1，即，t3＞10*t1；第二电源打开时间t4小于第一电源打开时间t2的十分之一，即t4＜t2/10。优选地，第二采样时间间隔t3为20s，第二电源打开时间t4为1ms。其中，通常第一采样时间间隔t1小于等于15s大于等于0.5s，即0.5s≤t1≤15s，第一电源打开时间t2小于等于100ms且大于等于5ms，即5ms≤t2≤100ms。优选地，第一采样时间间隔t1为1s,第一电源打开时间t2为20ms。本发明第二实施例的技术方案的工作机理是充分考虑到气体流量检测装置在工作现场安装后，很大一部分时间可能是没有气流通过的。在这段时间内，可以不要求传感器测试精度，而只是判定是否有气流通过，而且传感器不需要得到完全的流速响应特应，传感器电源打开时间（即工作时长）可大大减短，另外采样时间间隔也可适当加长。因此可以增加气流有无检测模式，由标准计量模式切换到待机模式包含由所述标准计量模式切换为气流有无检测模式，再由气流有无检测模式切换为所述待机模式，通过改变传感器的工作模式来降低功耗。增加了气流有无检测模式，可以更加精确地对气流的有无进行判断，而由标准计量模式切换到待机模式，从而降低功耗。本发明第二实施例的气体流量检测方法通过增加气流有无检测模式，更加精确判断有无气流，从标准计量模式进入待机模式，在待机模式中延长采样时间间隔，并且缩短工作时长，从而在保证测量的精确度的同时而又能降低气体流量检测装置的功耗。由于节省了功耗，电池使用寿命延长，而且相对膜式气体流量检测装置和涡轮式气体流量检测装置，降低了使用成本。以上仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。